LES CENTRES D’USINAGE
Histoire
Les premiers centres d’usinage sont apparus avec l’informatisation des machines durant les années 80 et sont donc des machines à commandes numériques (CNC = Computer numeric control). Il s’agit d’une vaste famille de machines dont les spécificités, les possibilités et le rôle peuvent sensiblement varier.
Principes de fonctrionnement
D’une manière générale, un centre d’usinage permet de réaliser de façon autonome une séquence d’opérations d’usinage définie. Selon le centre d’usinage, la matière brute peut être chargée dans la machine sous forme de barquette (plaquette rectangulaire) ou en barre (à la façon d’une décolleteuse). Le plan numérisé du composant à fabriquer et la liste des outils nécessaires sont entrés dans le programme de la machine. La séquence idéale des opérations est suggérée par la machine et peut être modifiée par l’opérateur. Les différents outils nécessaires (fraises, forets, meule etc.) sont placés dans un magasin à l’intérieur de la machine à l’emplacement correspondant à la séquence d’opérations lui étant dédiée et défini par le programme de la machine. Une fois la machine programmée, les outils et la matière chargée, la machine est prête à travailler et l’opérateur n’a plus qu’à lancer la séquence. La machine effectue alors les différentes opérations d’usinage selon la séquence établie et en changeant automatiquement d’outil aussi souvent que nécessaire. La plupart des centres d’usinage effectuent essentiellement des opérations de fraisage. Les machines dont la matière est chargée en barre peuvent généralement y ajouter des opérations de tournage. Selon la complexité de la machine, un centre d’usinage peut disposer d’une ou de deux broches (portes outils en rotation).
Les axes
Les broches d’un centre d’usinage sont conçues pour se déplacer sur différents axes dont le nombre peut varier. On parle ainsi de machine trois axes, cinq axes, six axes etc.). Les trois premiers axes d’une machine sont les axes linéaires (X, Y et Z ou largeur, profondeur et hauteur). Les machines dites cinq axes comportent les trois axes linéaires (X, Y et Z) auxquels s’ajoutent deux axes de rotations de la broche (axe longitudinal et axe vertical). Celles à six axes ajoutent le troisième axe de rotation (axe latéral). Enfin, le bras portant la broche de l’outil peut lui-même se déplacer sur un ou plusieurs axes. On parle alors, et selon les cas, de machines 7, 9 ou 12 axes. Il est à noter que dans de très nombreux cas les différents axes de la machine se répartissent entre la broche et la table (châssis ou est fixé la barquette). Par exemple, la broche se déplacera sur les axes de rotations et la table sur les axes linéaires.
Les machines à « reprise »
Certains centres d’usinage sont capables de travailler successivement sur les deux côtés du composant à fabriquer. On parle alors de machines à « reprise ». Pour les machines utilisant la matière sous forme de barquette, le centre d’usinage effectuera toutes les opérations de la première face puis retournera la barquette pour en usiner la seconde face. Les machines utilisant de la matière en barre effectuent les opérations d’un côté de la barre sur une poupée et une broche spécifique. La barre est ensuite saisie par une deuxième broche portée par une poupée opposée à 180° de la première. Puis la barre est tronçonnée, libérée de la première broche, et de nouvelles opérations peuvent être effectués au revers du composant. Les machines à reprise sont beaucoup plus complexes par la nécessité d’un positionnement et d’un centrage parfait du composant sur la machine après la reprise.
Chargement robotisé
La plupart des centres d’usinage peuvent être optionnellement équipés de robots de chargement (de barres ou de barquettes) donnant ainsi une autonomie quasi-illimitée à la machine.
Matériaux éligibles
Tous les matériaux usinables sont éligibles aux centres d’usinage (métaux, plastiques, corindons synthétiques, composites etc.).
Avantages, inconvénients et champs d’application
Les centres d’usinage sont polyvalents, précis et autonomes. Ils nécessitent toutefois de relativement longs temps de programmation et de réglage ce qui en fait des moyens de production plus adaptés aux grandes séries. En horlogerie ils peuvent être utilisés pour la fabrication de la quasi-totalité des composants du mouvement, de la boite, du bracelet ainsi que pour la fabrication d’outillages.